近日，國際頂級化學刊物《美國化學會志，Journal of the American Chemical Society》在線及封面發表了中南大學化學化工學院王平山教授課題組關於金屬有機超大單分子Bucky球自組裝的最新結果：“Highly Stable Spherical Metallo-Capsule From a Branched Hexapodal Terpyridine and Its Self-Assembled Berry-type Nanostructure”。中南大學化學化工學院2016級博士生陳名釗和2015級研究生王俊為此文章的共同第一作者，王平山教授為通訊作者，這是中南大學首次在化學類頂級期刊上發表封面文章。DOI： 10.1021 / jacs.7b10707。
在超分子化學中，三維（3D）空間的自組裝超大單分子結構得益於其空腔構型在主客體化學、分子識別、化學分離、催化化學、空腔內的反應控制和生物醫藥等具有良好的應用價值，成為了超分子化學研究的一個熱點。
由於三聯吡啶配體較強的配位能力以及三聯吡啶金屬配合物所具有優異的光電性質，催化性質等，利用三聯吡啶配體制備三維超分子結構更加具有意義。但到目前為止，組裝基於三聯吡啶的三維對稱的超大分子結構十分有限，其應用上的研究也微乎其微，這些侷限往往由於以下幾個挑戰：
（1）具有幾何美學意義的三維空間超分子結構有限且合成難度較大；
（2）三聯吡啶配位是成180角度的剛性連接，金屬配位的方式比較固定，配體來源有限，組裝變化的方式少；
（3）設計和合成合適的配體來構築3D空間的超大分子結構以達到其功能性的研究目前還比較缺乏。
配位導向自組裝是製備新型金屬有機3D空間超大分子結構的重要途徑之一。王平山教授團隊首先合成了一種新型的含有六個未配位的枝狀星形三聯吡啶有機配體，將其與Zn2+進行配位自組裝，一步反應定量得到一個Bucky球狀超分子“納米容器”。
這是到目前為止首例報道的採用剛性六配位三聯吡啶有機配體構築的具有固定尺寸和構型的金屬有機超分子主體，也是首例基於三聯吡啶的三維“容器”選擇包裹非陰離子受體分子，作者選擇了暈苯（Coronene）作為受體分子研究其主客體化學作用。配位數的增多使得該三維球狀結構具有高度的穩定性，也使得其具有更好的緊湊性，更容易包裹客體分子，因此在主客體識別、藥物釋放、納米材料和催化化學等領域具有良好的應用前景。
另外，作者觀察到該Bucky分子球可以進行進一步的分層自組裝。在NO3-作為抗衡負離子時，依靠多重作用力（比如反離子介導作用力，π-π芳香堆疊作用力等），初始只有4 nm左右的“納米球”可以進一步組裝成30 nm左右更大的“漿果狀”納米結構。
此研究為合成新型功能化的金屬有機三維“納米容器”提供了一種新思路，組裝簡單高效（定量產率，不需要複雜的過柱分離），拓展了基於三聯吡啶配位系統作為分子容器和分層自組裝模型來實現更多的應用，研究意義重大。
過去兩年王平山教授課題組在三聯吡啶金屬有機單分子結構自組裝及其功能應用方面的系列研究成果相繼發表在 Nat. Commun. (IF=12.124, 2017, 15476); Angew. Chem. Int. Ed. (IF=11.994, 2017, 56, 11450); JACS (IF=13.858, 2016, 138, 10041)等國際頂級化學期刊上。此工作感謝中南大學分析測試中心提供NMR及TEM測試支持！
論文作者：Mingzhao Chen, Jun Wang, Die Liu, Zhilong Jiang, Qianqian Liu, Tun Wu, Haisheng Liu, Weidong Yu, Jun Yan and Pingshan Wang
網址鏈接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.7b10707
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